• به روزرسانی: 1401/07/23
  • بازدید: 8295
سقف عرشه فولادی
مقدمه ای در مورد سقف عرشه فولادی

در طی چند سال متوالی، برای استفاده از سیستم دال بتنی متکی بر تیرهای فولادی، هیچ اتصال خاصی به منظور انتقال برش بین تیرهای فولادی و دال بتنی در نظر گرفته نشده بود. اما در سال های اخیر، متصل کردن تیرهای فولادی و دال بتنی (تیرهای مرکب، مانند عرشه فولادی) بسیار محبوب شده است. این تیرها به دلیل داشتن رفتار مرکب، دارای ظرفیت باربری بیشتری (حدود 30 درصد بیشتر) نسبت به تیرهای غیر مرکب هستند.

با کمک تیرهای مرکب، می توان از مزایای فولاد حداکثر استفاده را برد و معایب این سیستم را به حداقل رساند. در سیستم تیرهای مرکب، رفتار یک ماده فلزی با رفتار یک ماده غیر فلزی ترکیب می شود و در نهایت می توانیم با مقاومت بالا و شکل پذیری فوق العاده از این سیستم استفاده کنید. با کمک تیرهای مرکب، معایب مختلف از جمله خوردگی، کمانش ها و آتش سوزی، کاهش پیدا می کنند. با کمک تیرهای مرکب، می توان در مصرف فولاد در سقف صرفه جویی کرد. همچنین، عمق تیر و استحکام سقف  را نیز افزایش داد.

در سال های اخیر بسیاری از افراد به دنبال استفاده از روش های مناسب برای اجرای سقف در کوتاه ترین زمان ممکن هستند. این موضوع سبب شده است که بسیاری از مهندسین و کارشناسان، به دنبال روش های بهتر برای کاهش هزینه و زمان باشند.  یکی از بهترین سیستم ها برای اجرای ساختمان در کوتاه ترین زمان ممکن، عرشه فولادی است. این عرشه ها از لحاظ مکانیکی دارای شرایط بسیار ایده آلی هستند. همچنین، مقاومت آن ها در برابر آتش سوزی بسیار بهتر از دیگر سقف هاست. با توجه به اینکه عرشه های فولادی در کوتاه ترین زمان ممکن و به همراه بتن ریزی قابل اجرا هستند، می توان با کاهش زمان، هزینه های جاری پروژه را تا حد زیادی کاهش داد.

سقف عرششه فولادی

سقف عرشه فولادی

تئوری رفتار تیرهای مرکب

صفحاتی که عمود بر محور تیر هستند، می توانند پس از خمش عمود بر محور تیر، به صورت مسطح باقی بمانند و این یک رفتار برای تیرهای مرکب است. تفاوت میان تیرهای مرکب با تیرهای معمولی، رفتار و عملکرد متفاوت فولاد و بتن است. در صورتی که دال بتنی و تیرهای فولادی، هر کدام بتوانند بارهای وارده را به صورت مجزا تحمل کنند؛ می توان مسطح ماندن صفحات عمود بر محور تیر پس از اعمال خمش را در نظر گرفت. در این صورت، کرنش خطی به هر یک از قسمت های بتنی و فولادی، توزیع می شود.

تیرهایی که دارای مقطع فولادی و دال بتنی هستند، می توانند یک رفتار خاص از خودشان نشان دهند و مشخص کنند که اتصالی میان محل تماس فولاد و بتن وجود نخواهد داشت و اصطکاک جزئی در محل تماس فولاد و بتن صرف نظر گردیده است.

تغییر شکل خمشی تیر

رفتار خمش تیر فولادی و دال بتنی، به گونه ای است که می توان به مستقل بودن آن ها از هم پی برد. قسمت های مختلف فولاد و بتن، یک تار خنثی مجزا دارند. این تارها، می توانند تنش های فشاری و کششی (در هر ناحیه از بتن و فولاد به صورت جداگانه) را توسعه دهند. 

سقف عرشه فولادی چیست

سقف عرشه فولادی چیست؟

رفتار تیر با عملکرد غیر مرکب

در محل اتصال میان بتن و فولاد (در رفتار غیر مرکب) لغزش ایجاد می شود. نیروهای فشاری که عمود بر بال تیرآهن و دال بتنی هستند، به وجود می آیند. به منظور محاسبه لنگر خمشی که تیر می تواند بر اساس تعادل نیروهای فشاری و کششی، تحمل کند باید از فرمول زیر پیش برویم.

MBeam = Mconcrete + MSteel = C1d1 + C2d2

در صورتی که تیر از فولاد و بتن ساخته شده باشد و دارای رفتار مرکب باشد، تغییر شکل خمشی تیر پس از وارد شدن بارها، تعیین می شود.

تغییر شکل خمشی تیر

قسمت فوقانی تیر مرکب تحت فشار و قسمت پایینی تیر مرکب تحت کشش قرار می گیرد. تیر دارای یک محور خنثی است. کرنش در عمق تیر دارای رفتار مرکب بتن و فولاد است و این موضوع باعث می شود که لغزش در میان محل اتصال دو ماده به وجود نیاید. برای محاسبه لنگر خمشی قابل تحمل توسط تیر، باید از رابطه زیر استفاده کنید.

MBeam = Cd = Td

 رفتار تیر با عملکرد مرکب

در رفتار مرکب، نیروی کششی و فشاری و بازوی لنگر بزرگ تر از رفتار غیر مرکب هستند. بنابراین، میزان لنگر خمشی تحمل شده در رفتار مرکب، بیشتر از غیر مرکب خواهد بود. در این ورت، رفتار مرکب بتن و فولاد، می تواند باعث افزایش ظرفیت باربری شود.

لازم به توضیح است که ممان اینرسی و اساس مقطع تیر بر اساس محور خنثی در رفتار مرکب، قابل محاسبه است. مقادیر محاسبه شده، بیشتر از تیرهای غیر مرکب هستند.

سقف متال دک چیست

متال دک چیست؟

معرفی فناوری و اجزای سقف های عرشه فولادی

برای اطلاع از عرشه فولادی، لازم است که در مورد اجزای آن که شامل گل میخ های فولادی، دال مسطح بتنی و ورق های عرشه هستند، اطلاعات کسب کنید. در مبحث دهم مقررات ملی ساختمان، سقف عرشه های فولادی به عنوان مقاطع مختلط با استفاده از ورق گالوانیزه ذوزنقه ای تعریف شده است. در مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن، این نوع سقف با نام سیستم دال مرکب فولادی – بتنی تعریف شده است.

معیارهای مختلفی برای طراحی و اجرای عرشه های فولادی باید مورد بررسی قرار گیرند که عبارتند از:

  • دهانه مجاز باربری دال و عرشه
  • عملکرد مرکب با دال بتنی
  • میزان بار مرده ناشی از بتن مصرفی دال روی عرشه
  • مقاومت در برابر آتش سوزی
  • میزان خاصیت اکوستیک
  • صرفه اقتصادی سقف

با توجه به تقاضای صنعت برای استفاده از این نوع سقف عرشه فولادی، عرشه های فولادی با تنوع زیادی از نظر مقطع پروفیل عرشه، مشخصات هندسی و مکانیکی و شکل تولید و به فروش می روند.

آشنایی با اجزای مختلف سقف عرشه فولادی

1. ورق های فولادی

مهم ترین جزء سقف عرشه فولادی، ورق های فولادی هستند که با ضخامت 0.8 تا 1.2 میلی متر مورد استفاده قرار می گیرند. این ورق ها با روش رول فرمینگ به روش نورد سرد به شکل ذوزنقه می شوند و آج روی آن ها ایجاد می شود.

این عرشه ها می توانند به عنوان یک قالب ماندگار مورد استفاده قرار گیرند. همچنین، بتن ریزی روی ورق عرشه فولادی انجام می شود تا در نهایت فاصله بین تیرهای فرعی به 5 متر افزایش پیدا کند و اجرای سقف نیز بدون شمع بندی باشد.

2. برش گیر

برش گیرها که با نام گل میخ نیز شناخته می شوند، وظیفه انتقال نیروی برشی در محل اتصال بتن و فولاد را دارد و می تواند باعث ایجاد رفتار مرکب گردد. از جمله برش گیرهای قابل استفاده در سقف عرشه فولادی عبارتند از:

  • گل میخ ها از جنس گالوانیزه حداقل 2 میلیمتر (نصب توسط تفنگ هیلتی)
  • گل میخ ها با جنس فولادی با قطر 20 میلیمتر (نصب توسط جوش قوس الکتریکی)

3. آرماتور

در صورتی که شرایط زیر در سقف عرشه فولادی وجود داشته باشد، نیاز است که آرماتورها مورد استفاده قرار گیرد.

  • وجود مقاومت در برابر لنگر منفی در دهانه های ممتد و کنسول ها
  • وجود بارهای متمرکز یا بازشو
  • وجود آرماتور افت و حرارتی

4. بتن

بر اساس نوع بتن استفاده شده در عرشه فولادی، مقاومت فشاری این بتن ها می تواند از 200 تا 300 کیلوگرم تعیین شود. این مقاومت بر اساس نوع بارگذاری و مشخصات دهانه تعیین می شود. لازم است که در زمان محاسبه مشخصات مقطع، دقت زیادی به جهت کنگره های ورق فولادی نسبت به تیرهای سازه ای شود. چرا که، اگر کنگره ها بر تیرهای سازه ای عمود باشند، می توان از بتن در زیر سطح بالایی ورق های گالوانیزه ذوزنقه ای استفاده نکرد.

اجزای سقف عرشه فولادی

اجزای سقف های عرشه فولادی

طراحی و محاسبات

در صورتی که عرشه فولادی مناسب استفاده شود و تمامی مراحل محاسبه دال عرشه به طور دقیق انجام شوند، می توان شاهد اقتصادی بودن سقف عرشه های فولادی بود. به منظور محاسبه حداکثر دهانه مجاز دال عرشه، لازم است که برخی از پارامترها مانند ضخامت عرشه ها، حالت دهانه، ضخامت دال بتنی، مقاومت در برابر حریق، مقادیر بارهای مرده و زنده و ... مورد توجه قرار گیرند. امکان محاسبه این بخش از عرشه فولادی با کمک برنامه های محاسبی، وجود ندارد. اما می توان با دو روش مختلف، دال عرشه فولادی را کنترل کیفی کرد که عبارتند از:

الف) ورق های فولادی به عنوان قالب ماندگار

ورق فولادی در این روش، به عنوان یک قالب در نظر گرفته می شود و مقاومت فولادی در مقطع، مورد بررسی قرار نمی گیرد. ورق های فولادی که به عنوان قالب در نظر گرفته شده اند، می توانند بارهای زنده موجود در مرحله بتن ریزی و وزن بتن تر و خشک، را تحمل کنند.

در این حالت، سقف مانند یک دال بتنی مسطح در نظر گرفته می شود. با کمک این روش طراحی، می توان مقدار آرماتور محاسباتی مقطع را افزایش داد. چرا که ورق های فولادی در عمل کشش مقطع شرکت می کنند، و آرماتورهای کششی نیز در کف کنگره قرار داده می شوند.

ب) ورق های فولادی به عنوان المان کششی

در این روش، ورق های فولادی مانند یک المان کششی در نظر گرفته خواهند شد. مقطع ایجاد شده در این نوع سقف، به صورت مرکب است. لغزش در این سیستم وجود ندارد، چرا که درگیری بتن و ورق فولادی به اندازه کافی وجود دارد.

طراحی سقف عرشه فولادی با کمک فرضیات این روش، باعث ایجاد سقف مقرون به صرفه می شود. چرا که در صورت کاهش فاصله تیرهای فرعی تا نزدیکی 2.9 متر، آرماتورهای محاسباتی تا نزدیک صفر کاهش پیدا می کنند. بنابراین، می توان از مزیت های این نوع سقف عرشه فولادی به وزن کم، وزن فونداسیون و سازه کم، اجرا با سرعت بالا و مطلوب ترین شکل و ... اشاره کرد.  تیرهای فرعی در فاصله 2.9 متر از هم قرار می گیرند.

دال مرکب بتنی

دال مرکب فولادی بتنی

الزامات سیستم دال مرکب فولادی - بتنی

  • ورق های فولادی ذوزنقه ای، باید دارای ارتفاع 75 میلی متری باشند.
  • قوانین مربوط به دیافراگم صلب بر اساس قوانین موجود در استاندارد 2800 ایران تعیین می شوند.
  • برای اجرای بازشو در سقف، لازم است که مبحث نهم مقررات ملی ساختمان مورد توجه قرار گیرد.
  • برش گیرها باید بر اساس بند 7-2-1-10 مبحث دهم مقررات ملی ساختمان، اجرا شوند.
  • حداقل ارتفاع گل میخ ها 40 میلی متر و حداکثر قطر گل میخ نیز 20 میلی متر است.
  • ضخامت دال بتن آرمه در بالای کنگره ورق ذوزنقه ای، حداقل 50 میلی متر است.
  • برای کنترل حریق در سقف عرشه فولادی، مبحث سوم مقررات ملی ساختمان و نشریه شماره 444 مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن، باید در نظر گرفته شود. عملکرد ساختمان، تعداد طبقات، ابعاد ساختمان و ... بدین منظور مورد بررسی قرار می گیرند.
  • برای صرفه جویی در مصرف انرژی، باید مبحث نوزدهم مقررات ملی ساختمان مورد توجه قرار گیرد.
  • برای صدابندی هوابرد و کوبه های سقف، باید از مبحث هجدهم مقررات ملی ساختمان کمک گرفت.
  • تغییر مکان مجاز در اثر بار زنده، حداکثر 360 بر طول دهانه است.
  • تغییر مکان مجاز در اثر بار مرده، حداکثر 240 بر طول دهانه است.